江西云顶庵萤石矿床地质特征及成因分析

陈立泉，朱建林，刘春生，李淑琴，王 珍，罗 平，黄考辉

(1.江西省地质局第六地质大队，江西 鹰潭 335001；2.江西省地质局第八地质大队，江西 上饶 334001)

云顶庵萤石矿区位于上饶市城区南东 166°方向直距 24km 处，矿区共探获矿石总量 115 万 t，CaF2量 54.78 万t，平均品位 47.61%，目前矿山年开采矿石8 万t，属中型矿山规模。地勘单位曾在北武夷山地区勘查发现了葛山坞萤石矿、铜钹山萤石矿、五培坞萤石矿、篁碧萤石矿等多个矿床，使之成为江西省重要的萤石矿集区，并对该区的矿床分布及矿石特征进行了研究和总结[1-5]。云顶庵萤石矿作为新勘查发现的隐伏矿床，尚未有人对其矿床地质特征和成矿作用标志进行研究总结。笔者通过野外调查和综合研究，总结了成矿地质特征，探讨成因类型，对比区域上的萤石成矿规律，提炼找矿标志，为北武夷山地区下一步的找矿提供借鉴。

1 区域地质背景

云顶庵萤石矿床位于武夷山北部，大地构造位置处于萍乡—广丰深断裂带南侧，位于饶南坳陷与武夷山隆起之间。

区域出露基底地层为新元古界青白口系周潭岩组、南华系万源岩组。周潭岩组为一套深海—次深海环境形成的含中基性火山岩、钙质岩层，万源岩组为浅海相陆屑—火山碎屑建造，以变质较深的片岩、变粒岩、混合岩等为特征。盖层主要为晚石炭世—中二叠世沉积的浅海碳酸盐—碎屑岩建造，分布有石炭系藕塘底组、二叠系马平组—车头组、二叠系乐平—大隆组。晚二叠世—中三叠世，形成了一套海陆交互相泥沙质碎屑岩(含煤)建造乐平组、滨海相碳酸盐—碎屑岩建造铁石口组、杨家组。中生代的地层为侏罗系水北组—章平组砂岩、粉砂岩及白垩系的火山碎屑岩、红色碎屑岩等。

区域构造运动及岩浆活动频繁，自晋宁运动以来，多时期多阶段的构造运动形成了区域上的基础格架，断裂构造以北西、北东及东西向为主。武夷山地区岩浆活动多期次，尤其燕山期大规模岩浆侵入形成了一系列侵入岩、火山岩、次火山岩，分布有岭底岩体、桃家岩体、铁山岩体等，主要岩性为黑云母花岗岩、二长花岗岩、石英闪长岩等。岩浆岩侵入过程中伴随着热液活动，为萤石矿的形成创造了条件(图1)。

图1 云顶庵萤石矿构造位置图

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区出露地层主要为新元古界青白口系周潭岩组(Pt31az)、中生界下侏罗统水北组(J1s)(图2)。

图2 云顶庵矿区地质简图

周潭岩组岩性主要为绢云母片岩、二云(黑云)石英片岩、二云片岩、黑云(角闪)斜长变粒岩，呈带状分布于矿区北侧，厚度大于 500m。

水北组(J1s)是区内的主要地层，与下伏周潭岩组地层呈角度不整合接触关系。下段分布于矿区西侧和北侧，上段分布于矿区南侧和东侧。地层倾向主要为南东，倾角一般较缓，20°～40°为主，厚度大于1400m。下段岩性主要为灰白色中厚层细粒长石石英砂岩、细粒石英砂岩夹含砾细粒岩屑石英砂岩、粉砂岩以及灰白色—灰色含砾长石(石英)砂岩、细粒—中粗粒长石(石英)砂岩以及少量粉砂质页岩等。上段岩性主要灰黑色含炭粉砂岩、灰白—浅灰细粒长石石英砂岩、粉砂岩、岩屑石英砂岩、灰黑色含炭质页岩、含炭质泥岩、细粒含炭质长石砂岩及粉砂质页岩，微细水平层理发育。

2.2 构造

矿区内构造主要为北西西向断裂F1、F2，控制着本区矿体的空间分布、规模及形态产状。

F1 分布于矿区北侧，走向长约460m，破碎带宽2 ～5m，总体走向95°～117°，倾向南南西，局部倾向南东，倾角 68°～80°，为一正断层。破碎带内岩石硅化强烈，主要由石英脉、碎裂岩及构造角砾岩等组成，构造角砾呈次棱角状至次圆状，成分为粉砂岩、长石砂岩等，大小 2 ～15mm 不等，胶结物主要为硅质，部分石英脉体内发育石英晶洞，洞内可见 1 ～4mm 的石英晶簇。

F2 断裂分布于中北部，分布在上侏罗统水北组地层中，为研究区V1 矿体和部分V2 矿体的控矿、容矿构造。区内走向长大于 1km，总体走向275°～290°，倾向北北东为主，倾角 63°～87°。一般以硅化破碎带、碎裂岩带形式产出，地表宽一般较窄(＜2m)，中深部变厚，一般厚 6 ～15m，最厚约 25m。断面光滑，下盘断面常发育有镜面及擦痕，断层性质以张性为主。破碎带由构造角砾岩、碎裂岩、硅化石英脉、萤石石英脉及萤石脉等组成。构造角砾岩中角砾成分主要为长石砂岩、炭质页岩，呈尖棱角状—次棱角状。硅化石英脉呈细脉状、网脉状及透镜状，脉宽一般 1 ～5cm。硅化石英脉、萤石石英脉常充填于构造角砾岩中充当胶结物。破碎带宽度与萤石矿化厚度总体呈正相关，萤石矿化厚度在浅部一般较薄，中深部增厚，主要分布于+61 ～+261m。

2.3 岩浆岩

研究区内仅在钻孔中见有中性岩脉闪长玢岩，岩石呈深灰绿色，斑状结构，基质具细粒半自形粒状结构，块状构造。由斑晶(12%)和基质(88%)组成，斑晶成分为斜长石，强绢云母化，呈浅灰浑浊状。基质主要由斜长石及少量石英、黝帘石、方解石、绿泥石等组成。

2.4 围岩蚀变

研究区围岩蚀变种类主要有硅化、碳酸盐化、高岭石化、绢云母化等。①硅化：代表性蚀变岩呈不规则条带状和团块状在矿体顶底板石英砂岩中产出，具体表现形式为粗晶状石英集合体、石英岩和玉髓团块；其中硅化主要沿北西西向构造破碎带呈线型分布，且往往从构造破碎带中心向两侧硅化蚀变由强减弱。硅化带由于抗风化，在地表呈现正地形“硅帽”；②碳酸盐化：代表性蚀变岩呈不规则团块状或透镜体沿构造裂隙带分布或在萤石矿体的孔穴中产出，并且以分布范围有限和产出规模较小为特征，具体表现形式为粗晶(伟晶)状、柱状或放射状集合体；③高岭石化：代表性蚀变岩呈不规则条带状或团块状在矿体顶底板岩屑砂岩、闪长玢岩中产出；④绢云母化：代表性蚀变岩呈不规则条带状、团块状和脉状在矿体顶底板岩屑砂岩、闪长玢岩中产出，具体表现形式是各类长石类矿物为绢云母集合体所交代。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

区内勘查发现两条萤石矿体V1 和V2，两者大致平行分布，且均为隐伏矿体(图3)。其中 V1 为主矿体(图4)，位于 V2 的下部。V1 和部分V2 赋存在F2 断裂带中。矿体呈脉状产出，容矿围岩为长石细砂岩、炭质页岩、炭质泥岩等，矿体与围岩界线清晰。矿体沿张性断裂带充填的特征非常典型，矿脉两侧壁上可见断层面。

图3 3 号勘探线剖面图

图4 云顶庵萤石矿V1 矿体特征

主矿体V1 矿体赋存在 F2 断裂带中，其形态、产状均受北西西向 F2 断裂控制，呈陡倾斜脉状产出，地表未出露萤石矿化露头，为隐伏矿体。矿体总体走向 255°～287°，倾向北北东为主，倾角 65°～86°。矿体长 500m，延深一般为200m 左右( 最大247m)，埋藏深 84 ～311m，赋存标高+61 ～+285m。其顶底板围岩多为硅化、萤石化构造角砾岩、硅质岩及碎裂岩，次为硅化炭质(泥)页岩、长石砂岩，局部为碎裂闪长玢岩。矿体真厚度为1.00 ～11.15m，具较明显的膨大缩小现象，平均3.82m， 厚度变化系数 71.52%，属厚度变化中等类型；单样 CaF2品位 20.28%～89.46%， 平均品位47.36%，品位变化系数为35.45%，属有用组分分布较均匀型。

V2 矿 体 长106m， 倾 向 延 深 66 ～78m, 走向 北 西 西， 倾 向 南 南 西， 倾 角79° ～83°, 矿体 真 厚 度2.66 ～6.67m， 平 均4.67m, CaF2品位10.52% ～69.33%， 平 均36.35%, 赋 存 标 高+124 ～+222m，矿体规模较小。

萤石矿体由中心向两侧出现矿物分带的现象，中心向两侧依次发育萤石脉→石英—萤石脉(条带)→萤石—石英脉→硅化萤石化复合构造角砾岩→围岩(长石砂岩、含碳砂岩、粉砂岩、闪长玢岩等)。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿物组成及结构构造

矿石矿物是萤石，脉石矿物有石英，局部含少量玉髓(蛋白石)、方解石等；萤石多呈乳白色、淡绿、翠绿，少量紫、暗紫、玫红色等。矿石呈块状构造、角砾状构造及条带状构造。深色萤石主要分布于矿脉两侧，浅色萤石主要分布于矿脉的中心部位，根据不同颜色萤石嵌布特征，浅色萤石结晶时间一般晚于深色萤石。石英为乳白色，半自形—他形晶体，多呈糖粒状、梳状、放射状、纤维状、隐晶质集合体，一般呈团块或脉状充填于萤石晶粒构成的空隙或其裂隙(碎裂面及解理缝)中，有时呈皮壳状包绕萤石晶体，局部交代萤石矿。玉髓、方解石多在晚期形成，伴随石英充填于萤石的裂隙和孔隙中。

3.2.2 矿石类型

按矿石的主要矿物组分及其结构构造特征，可划分为萤石型矿石、石英—萤石型矿石及萤石—石英型三种类型(图5、图6)。①萤石型矿石：主要由萤石组成，含少量杂质，矿石呈浅绿、翠绿、灰白色，自形、半自形晶体，块状构造，萤石含量＞75%，该类型区内相对较少见，约占5%。②石英一萤石型矿石：为萤石含量大于石英含量的矿石，主要矿物成分为萤石、石英，矿石呈白色、灰白色、浅绿色，呈结晶粒状结构、碎裂状结构，条带状、环带状及角砾状构造，萤石多呈半自形或他形粒状，含量 50%～75%。石英主要为隐晶质玉髓，呈条带状或细脉状穿插于萤石晶体间，少量为自形柱状晶体，生长于晶洞中，形成晶簇，含量40%～25%。为区内第二主要类型，约占38%。③萤石—石英型：为石英含量大于萤石含量的矿石，主要矿物为石英、萤石，矿石呈白色、乳白色为主，呈角砾状、条带状、块状构造。萤石呈自形、半自形粒状或他形，以白色为主，含量20%～50%；石英主要为隐晶质玉髓，呈条带状或脉状穿插于萤石晶体间，少量为自形柱状晶体，含量40%～50%；次要矿物为硅化的围岩角砾，为区内第一主要类型，约占57%。

图5 云顶庵萤石矿照片

图6 萤石矿镜下照片

3.2.3 矿石化学成分

矿石中主要化学成分为CaF2和SiO2，少量Al2O3、CaCO3、Fe2O3等。CaF2含 量 一 般20.28% ～89.46%， 平 均 品 位47.76%；SiO2含量40.60% ～50.38%， 平 均46.43%；Al2O3含 量1.97%～2.09%，平均2.06%；CaCO3含量0.26%～1.14%，平均0.57%；Fe2O3含量0.16% ～1.16%，平均0.56%。矿石中有害杂质S、P 含量低，分别为0.17%和0.003%。

4 成因分析

已有研究将萤石矿床分为沉积改造型、热液充填型和伴生型三种矿床类型[6-9]。热液充填型萤石矿热液主要来源于岩浆期后热液和大气降水，成矿物质则来源于岩浆及地层，其沉淀机制主要是由于水岩反应，热液运移过程中温度、压力的变化[10-20]。

研究区的物质来源主要为岩浆热液和地层。前人研究北武夷山地区的萤石矿特征，发现萤石矿物REE 配分模式与富氟花岗岩稀土模式相近似，标志着萤石与源岩相一致的矿物学和地球化学特征。故认为研究区的F 元素主要是中、酸性岩浆活动产生的岩浆热液从地下深处携带而来的[21]。同时区内基底地层周潭岩组变质岩提供了一定的物质来源，有研究表明周潭岩组变质岩F 含量高，而且F 的渗出量也明显高于上覆各时代地层和岩石中F的渗出量，客观表明了周潭岩组基底变质岩系的富F 性能及对萤石矿成矿的贡献与作用[22]。研究区外围分布有石炭系灰岩，推测矿区深部应该发育晚古生代碳酸盐建造，在热液运移过程中进一步提供了丰富的Ca 元素。而赋矿地层侏罗系砂岩，没有物质来源的基础，只是作为容矿围岩。研究区发育的北西西向断裂深受北武夷山地区岩浆构造运动的影响，形成于成矿前，为含矿热液运移，萤石矿沉淀提供了空间(图7)。

图7 云顶庵萤石成矿模式图

综上所述，本文认为燕山期武夷山地区发生大规模岩浆活动，部分岩浆热液侵入云顶庵地区，活动过程中大量蚕食晚古生代碳酸盐—碎屑岩建造，并萃取地层中的元素形成富含Ca2+、F-离子的热液，含矿热液进入地层的断裂中，与大气降水汇聚，混合热液与围岩发生强烈的水岩反应，温度、压力、盐度等发生变化，最终沉淀形成萤石矿。矿体产于地层断裂中，是典型的热液充填型萤石矿。

5 结论

(1)云顶庵地区内勘查发现两条大致平行分布的隐伏萤石矿体，赋存于侏罗系水北组岩层北西西向断裂中，主要成分为萤石、石英、方解石等，顶底板为砂岩、粉砂岩等，矿体与围岩界线清晰。

(2)云顶庵萤石矿形成于燕山期造山伸展环境，北武夷山大规模岩浆活动，侵入云顶庵地区，并萃取地层中的元素形成富含Ca2+、F-离子的热液，含矿热液运移至岩层断裂，发生水岩作用，温度、压力、盐度的变化，最终沉淀结晶形成萤石矿，是典型热液充填型萤石矿。

(3)主要找矿标志是：①地表较为凸出的正地形的“硅帽”；②断裂发育且周围有岩体分布的部位；③地表龋齿状“ 石英脉” 转石、岩体破碎带呈线性分布的硅化等蚀变分布区段；④硅化、玉髓化、高岭石化、绢云母化和方解石化等围岩蚀变发育地段。